7.15: Kofaktory i koenzymy

Enzymy wymagają dodatkowych składników do prawidłowego funkcjonowania. Istnieją dwie takie klasy cząsteczek: kofaktory i koenzymy. Kofaktorami są jony metali, a koenzymy to niebiałkowe cząsteczki organiczne. Obydwa typy cząsteczek pomocniczych mogą być ściśle związane z enzymem lub wiązane tylko wtedy, gdy wiąże się substrat.

Kofaktory występują w ~30% dojrzałych białek. Często są włączane do enzymu podczas jego składania i biorą udział w aktywności katalitycznej enzymu. Magnez jest niezbędnym kofaktorem ponad 300 enzymów w organizmie człowieka, w tym polimerazy DNA. W tym przypadku jon magnezu pomaga w tworzeniu wiązania fosfodiestrowego w szkielecie DNA. Żelazo, miedź, kobalt i mangan to inne popularne kofaktory.

Wiele witamin to koenzymy, ponieważ są to niebiałkowe, organiczne cząsteczki pomocnicze dla enzymów. Na przykład biotyna — rodzaj witaminy B — odgrywa ważną rolę w różnych enzymach przenoszących dwutlenek węgla z jednej cząsteczki na drugą.  Biotyna, witamina A i inne witaminy muszą być spożywane w naszej diecie, ponieważ ludzkie komórki nie mogą ich wytworzyć.

W wielu przypadkach enzymy wymagają do działania dodatkowych cząsteczek - zwanych kofaktorami. Te cząsteczki pomocnicze można sklasyfikować jako jony metali lub organiczne, niebiałkowe cząsteczki. 

Na przykład podczas pierwszego etapu glikolizy kofaktor magnez wiąże się z ATP, zacieśniając wiązanie między dwiema grupami fosforanowymi. Działanie to pozwala na łatwiejsze uwolnienie ostatniej grupy fosforanowej przez enzym heksokinazę, przekształcając glukozę w 6-fosforan glukozy. Dlatego magnez, jako kofaktor, wiąże się z ATP i zwiększa jego efektywność. 

Drugi podzbiór kofaktorów – koenzymy – to związki organiczne, zwykle pochodne witamin.  

Na przykład witamina C jest ważnym koenzymem w syntezie kolagenu białkowego. Kiedy hydroksylaza wiąże się z kolagenem, witamina C ułatwia hydroksylację reszt na kolagenie. Za pomocą witaminy C hydroksylaza wspomaga zmianę kształtu kolagenu do jego końcowej struktury potrójnej helisy, która jest niezbędna do utrzymania ważnych tkanek ciała.